在熱壓印製程中模仁與熱塑性高分子有著相對影響的表現，對於 熱塑性高分子（PS）的特性，整理如下：
聚苯乙烯（Polystyrene, PS）為一種熱塑性樹脂，由於其價格低 廉且亦加工成型，得以廣泛被應用。而其單體為苯乙烯；聚苯乙烯結 構圖如圖 2.13[30]。而聚苯乙烯的特性可分為化學及物理特性兩種：
化學性質：聚苯乙烯其化學穩定性較差，可被多種的有機溶劑溶解，
易被強酸強鹼腐蝕，不耐油脂，在受到紫外光照射之後容易變色。
物理性質：聚苯乙烯其質地硬而脆，無色透明。
圖 2.13 聚苯乙烯之結構圖[30]。
熱塑性高分子（聚苯乙烯, PS），為一種塑膠原料，塑膠原料中 一 般 而 言 可 以 分 為 熱 塑 性 塑 膠 （ Thermoplastic ） 與 熱 固 性 塑 膠
（Thermosetting）兩種。聚苯乙烯為熱塑性塑膠的一種。對於塑膠的 定義，指的是其分子量介於 14~106 的有機高分子化合物。一般來說，
由所謂的單體（Monomer）的有機化合物，經過聚合（Polymerization）
化學反應可得到不同分子量之化合物；通常這些化合物的機械性質會 因分子量增加而提高，學者就因分子量大小做了以下初步歸類：
（1）低分子化合物：分子量＜1000，如單體。
（2）準高分子化合物：分子量在 1000~10000 之間，又稱為寡聚合物
（Oligomer），如油漆、接著劑等。
（3）高分子化合物：分子量在 10000~1000000 之間，又稱為聚合物
（Polymer），如塑膠、合成橡膠及人造纖維等。而熱塑性高分子（聚 苯乙烯, PS），一般我們也稱為高分子聚合物。
（4）超高分子化合物：分子量＞1000000。
當 聚 合 物 是 由 單 一 單 體 所 聚 合 成 時 ， 稱 單 聚 合 物 （ Homo Polymer），兩種以上單體結合成的則稱為共聚合物（Copolymer）如 圖 2.14[30]所示：
圖 2.14 單聚合物、共聚合物的化學式結構[30]。
塑 膠 的分 子結構 分 為不 定形 結構 （ Amorphous ） 和 結 晶結 構
（Crystalline）兩種，如圖 2.15 所示[30]，這兩種材料的結構特性是 相當重要，對於高分子聚合物材料有著相當大的差異，表 2.2[30]是對 一般常見的熱塑性塑膠分類與特性之整理，對於不定形結構與結晶結 構最大的區分點是在熔點（Melting Point，Tm），結晶性的塑膠有著明 顯的熔點（Tm），在轉態現象裡，結晶結構與部分結晶態是位於橡膠 態 ， 熔 點 （ Tm） 又 可 稱 為 加工 溫度 ， 此 為 轉化 溫度 （ Transition Temperature）的一種，如圖 2.7 所示[30]；而不定形結構是位於玻璃 態內在玻璃轉化溫度（Tg）左右，如圖 2.16 所示[30]。
圖 2.15 不定形結構與結晶結構[30]。 圖 2.16 轉態現象[30]。
表 2.2 一般常見的熱塑性塑膠分類與特性[30]
熱塑性塑膠 結晶結構 不定形結構 密度（g∕cc）變形溫度（℃）成品收縮率（﹪）
PE ■ 0.91~0.97 32~95 0.5~2.5
PP ■ 0.90~0.91 90~130 1.3~1.9
PS ● 1.04~1.06 65~106 0.3~0.8
PVC ● 1.10~1.60 55~100 0.1~0.5、1~5
PMMA ● 1.14~1.20 76~116 0.2~0.8
ABS ● 1.04~1.06 82~122 0.4~0.8
在上述的熔點（Tm）結晶結構塑膠有著明顯的熔點（Tm），因固 體時分子呈現規則的排列，強度、拉力較強。在熔點熔解時容積的變 化大，冷卻固化後較易產生收縮，而內應力也不易釋放出來，在成形 中散熱也較慢；相對於不定形結構的塑膠，其沒有明確的熔點，約在 玻璃轉化溫度（Tg）附近，在固體狀態下其分子結構排列不規則，熔 解時容積的變化不大，冷卻固化後也較不易收縮，成品透明性佳，成 形散熱也快。表 2.3[30]是針對兩者的物理性質進行比較，整理如下：
表 2.3 兩者的物理性質之比較[30]
物理特性 結晶結構 不定形結構 物理特性 結晶結構 不定形結構
比重 ↑ ↓ 耐磨耗性 ↑ ↓
耐衝擊性 ↑ ↓ 硬度 ↑ ↓
最高使用溫度 ↑ ↓ 透明性 ↓ ↑
收縮率及翹曲 ↑ ↓ 耐熱性 ↑ ↓
流動性 ↑ ↓ 耐化學性 ↑ ↓
2.3.1 比容常數與 P-V-T 圖對熱塑性高分子（塑膠）材料的影響 J. E. McKinney 等 學 者 [24] 對 熱 塑 性 高 分 子 材 料 中 P-V-T
（Pressure-Volume-Temperature）性質影響成品成形時間、材料收縮翹 曲的行為及成品內部殘留應力等問題；對此性質進行了解不僅可掌握 其加工特性對於製程也有相對的幫助。P-V-T 圖主要是在描述體積（比 容），為溫度與壓力的函數，而比容（Specific Volume）為密度的倒數。
簡述來說，將固態高分子之密度設為常數，簡稱比容常數；然而實際 上高分子的比容也因其它因素而有所影響，如溫度、壓力、熔融點
（Tm）、相轉移、玻璃轉化溫度（Tg）等。從文獻中可以清楚的看出 這些因素對比容所造成之影響，如圖 2.17 所示[31]，在固定壓力下由 高溫往低溫冷卻時，塑膠之比容數也會逐見降低，意指體積發生收 縮；當溫度降至熔點（Tm）或玻璃轉化溫度（Tg）時，比容，係因為 壓力對時間的關係斜率會產生變化，對結晶結構材料變化較為明顯，
相對於不定形結構材料其變化就較為緩慢，如溫度降至玻璃轉化溫度 以下時，即屬於固態範圍的熱膨脹及冷收縮區域，其斜率也會更小。
圖 2.17 P-V-T 之關係圖 [31]。
一般高分子材料在玻璃態（Glassy State）的形態所表現特性為堅 硬易脆，當溫度上升到達某一範圍，其所處範圍在玻璃態，如圖 2.16 所示[30]；高分子會呈現軟化之現象但仍未至流體狀態，是位在玻璃 轉化溫度（Tg）左右，如圖 2.16 所示[30]。
而玻璃的轉態現象是上述不定形（Amorphous）結構材料特有的，
因不定形結構高分子其排列較不整齊，分子佔有體積也相對較大，比 容值較高，玻璃轉態現象也較明顯；相對於半結晶（Semi-Crystalline）
結構材料處於橡膠態，如圖 2.16 所示[30]，因其分子排列整齊，分子 佔有體積較小，比容值也較小，分子運動需要較大的能量去破壞結晶 格子，在未破壞晶格結構前，分子運動較為困難，只能靠部份不定形 結構高分子鏈運動進而產生玻璃轉態現象，此狀態現象要比不定形結 構高分子不明顯，綜合以上敘述及圖 2.16 的轉態現象可以得到高分子
之比容對溫度作用圖，如圖 2.18 所示[31]。
圖 2.18 高分子之比容對溫度作用圖[31]。
2.3.2 影響熱壓成形品收縮之因素
D. Hardt 等學者[21]在一個熱壓成形品的好壞其中依個影響的因 素就是收縮，尤其熱塑性高分子材料其成品收縮率及製程中升溫對表 面結構溫度影響最重要，影響收縮的因性很多，大致上分為熱塑性高 分子材料的性質、製程材料兩大類，其中熱塑性高分子材料之影響有 上述提的壓力、比容、溫度（P-V-T）關係之影響、熱壓材料性質等。
製程參數之影響有壓印溫度、持壓時間、壓印壓力、壓印速率（Pump）
及脫模溫度等。由於影響熱塑性高分子材料成形品收縮，其影響因素 很多，模具的形式、覆壓材料選擇、材料性質與材料內部殘留應力的 存在與相互之影響，如圖 2.19 所示[27]。在整個製程參數變數中，預 期成果與實際情況的控制變因有很大的關連性。
圖 2.19 製程參數之關係[27]。
相關文獻指出進行熱壓印製程時，S. Y. Chou 等學者[16]使用高 分子材料作為壓印材料，已知高分子材料玻璃轉化溫度點在約 105℃
左右，針對 PMMA 高分子材料，將壓印溫度設定在 140~180℃間，
壓力設在 600~1900psi.（42 kgf cm2~ 134kgf cm2），在這樣的設定參數 範圍中，PMMA 之熱收縮率小於 0.8﹪，壓力收縮率小於 0.07﹪。F. A.
Zacharatos 等學者[34]將高分子材料（PHEMA，PHEMA 4% w/w solution or EPN 16% w/w solution in ethyl-(s)-lactate）利用奈米轉印技 術（NIL）進行製程，發現溫度和壓力對成品與模具壽命間影響有相 當大的關係。